[发明专利]硫化物电解质膜及其制备方法、固态电池

说明书

本发明属于固态电池技术领域，具体涉及一种硫化物电解质膜及其制备方法、固态电池。本发明硫化物电解质膜的制备方法通过将硫化物电解质置于无机纤维织物上，经压片处理和烧结处理使硫化物电解质负载于无机纤维织物的表面和/或无机纤维织物的孔隙中，无机纤维织物可将硫化物电解质束缚在微小区域，使硫化物电解质颗粒之间的接触界面由点接触界面变为面接触界面，提高了接触面积；同时，烧结处理使硫化物电解质与无机纤维织物共同形成均匀致密且具有一定柔性的硫化物电解质膜，解决了硫化物电解质容易粉化、难转移的问题。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，具体涉及一种硫化物电解质膜及其制备方法，以及一种固态电池。

背景技术

商业化的锂离子电池大多采用有机液体作为电解质体系，然而有机液体电解质存在容易泄露、挥发甚至爆炸的安全隐患。固体电解质不含液体成分，可有效避免泄露因其的安全问题，还具有较高的机械强度，在组装成电池时，固体电解质可取代电解液和隔膜，简化了电池结构，因此固体电解质有望取代传统的液体电解质。

固体电解质材料按照物质结构可分为晶态固体电解质和非晶态固体电解质，其中非晶态固体电解质主要包括氧化物电解质和硫化物电解质。氧化物电解质的导锂离子率为10^-4s/cm，其组分具有良好的结合力，可通过高温烧结、融化等工艺方法制备成玻璃陶瓷片或薄膜，如：Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂(LLZTO)、Li_1.5Al_0.5Ge_1.5P₃O₁₂(LAGP)，但这些玻璃陶瓷片或薄膜均存在较厚的问题，难以应用于高能量密度的固态电池。

与氧化物电解质相比，硫化物电解质具有更高的导锂离子率，其导锂离子率在10^-2s/cm左右，但硫化物电解质的脆性较大，存在容易断裂的问题，并且硫化物电解质粉体的接触界面往往是点对点的接触，各粉体颗粒接触界面小，存在孔隙多的缺陷，因此难以制成可转移的硫化物电解质薄膜。现有的应用方式是将硫化物电解质与高分子聚合物混合制浆涂布转移负载在正极或负极极片上，再热处理进入下一步制备固态电池过程。由此可见，如何制备可转移的硫化物电解质薄膜是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫化物电解质膜及其制备方法，以及一种固态电池，旨在解决现有硫化物电解质存在的容易断裂、难以支撑可转移的硫化物电解质薄膜的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种硫化物电解质膜的制备方法，其包括如下步骤：

提供硫化物电解质和无机纤维织物；

将所述硫化物电解质置于所述无机纤维织物上，经压片处理和烧结处理，得到所述硫化物电解质膜。

进一步地，所述无机纤维织物为多孔石英纤维布或三氧化二铝纤维布。

进一步地，所述无机纤维织物的厚度为10μm-200μm。

进一步地，所述无机纤维织物的孔隙率为80％以上，开孔孔径为200μm-5mm。

进一步地，所述烧结处理的温度为230℃-260℃。

进一步地，所述烧结处理的时间为2min-30min。